EXAMENSARBETE Geonät som armerad jordslänt Max Havama Högskoleexamen Bygg och anläggning Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
Max Havama Geonät som armerad jordslänt
Sammanfattning Att bygga en 3 meter hög slänt med 80 graders vinkel som skall bära sig själv och dessutom belastas av tunga anläggningsfordon låter inte lätt. I detta arbete får du ta del av hur vi gjorde just detta på Northlands omlastningsterminal i Pitkäjärvi där järnmalm skall lastas om från bil till järnvägsvagnar och denna snäva höjdskillnad var ett måste. Vi hade fått delar av lösningen presenterad men insåg fort att det inte gick att utföra på projektörens sätt och hittade därför en egen lösning på det problemet. Jag beskriver i detta arbete den lösningen samt de problem som dyker upp på vägen med utförandet av branten vi byggt med hjälp av geonätskonstruktion. 2
Innehållsförteckning Sammanfattning... 2 Innehållsförteckning... 3 Inledning... 4 Bakgrund... 4 Syfte... 4 Metod... 4 Avgränsningar... 5 Frågeställningar... 6 Resultat (Avhandling)... 7 Metoden... 7 Ekonomi... 9 Utförande... 9 Diskussion... 10 1. Varför valde man denna metod?... 10 2. Vilka fördelar finns med att använda sig av geonät?... 10 3. Vilka nackdelar finns med att använda sig av geonät?... 10 4. Hade det gått att göra på något annat sätt?... 11 Bilagor... 12 Källförteckning... 13 3
Inledning Hur upprättar man en slänt som är nästan 3 meter hög och skall ha 80 graders vinkel? Dessutom skall den hålla för tunga fordon som om och om igen kommer att lasta ned för denna slänt med en totalvikt på upp till 90 ton med lass. En lösning som vi fick projekterat till oss på ABL (Asfaltsbeläggningar i Boden AB) när vi skulle bygga Northlands omlastningsterminal i Svappavaara (Pitkäjärvi) var att slänten skulle bära sig själv med hjälp av geonät. Geonät är en nätkonstruktion som är gjord av Polypropen, polyester eller Polyeten. Denna nätkonstruktion är till för att förbättra markens bärighet genom att låsa partiklar i jorden. Med jord menar jag egentligen krossmaterial men eftersom att det blir lite olika sorters krossmaterial så benämner jag det jord. Geonätet stabiliserar marken genom att låsa jordpartiklarna så att de inte kan röra sig horisontellt. Effekten förstärks sedan när jorden packats. Flera geonät kan läggas i olikalager för att förstärka djupare jordmassor. Bärigheten ökar med varje skikt. En annan effekt är att belastningen blir jämnare dvs. tyngden sprids över ett större område, bärigheten ökar och med den ökar också konstruktionens livslängd. Bakgrund Vi har under ett arbete vid Northland Resources omlastningsterminal i Pitkäjärvi utfört en armerad slänt med geonät. Detta var någon ingen av oss på projektet tidigare hade stött på. Jag fick som arbetsledare ta hand om detta delmoment med hjälp av ett antal markarbetare och maskiner. När jag inför utförandet skulle läsa på om utförandet av denna metod hittade jag väldigt lite information. Jag pratade med såväl projektör, beställare och även försäljaren av geonätet. Samtliga ställde sig frågande till en lösning på vårt problem. Jag frågar mig varför de valt denna lösning. Syfte Som del i min utbildning bygg och anläggningsprogrammet vid Luleå tekniska universitet skall ett examensarbete skrivas. Jag väljer att skriva om ett delmoment i mitt arbete vid Northland Resources omlastningsterminal i Pitkäjärvi som är en armerad jordslänt med geonät. Syftet var att se om denna lösning var det bästa eller om det fanns något annat sätt att utföra detta som dessutom är ekonomiskt försvarbart. Metod Till största del har jag att använt mig av min egen erfarenhet från problemen vid utförandet av det jag skriver om. Information har även samlats in från litteratur såsom de material som projektören använt sig av för att ta fram denna lösning samt garanterat en nog god bärighet. 4
Avgränsningar I detta arbete har jag avgränsat mig till att inte gå in på djupet i det ekonomiska utan bara jämföra siffrorna jag får. Detta främst då jag inte fått ut de exakta kostnaderna eller specifikationer. Delvis för att det inte utförligt är gjort kalkyl på en alternativ lösning. Jag har fått ungefärliga siffror eftersom att det inte är helt sammanställt men dock uppskattat. Jag har inte heller att gått djupare in på det matematiska kring hållbarheten. På frågan om det hade gått att göra på något annat sätt har jag bara tagit upp alternativa sätt utan att gå in mer på dem. Vidare har jag inte heller gått in på vad som händer om konstruktionen inte skulle hålla fastän vi har en lösning på detta. 5
Frågeställningar 1. Varför valde man denna metod? 2. Vilka fördelar finns med att använda sig av geonät? 3. Vilka nackdelar finns med att använda sig av geonät? 4. Hade det gått att göra på något annat sätt? 6
Resultat (Avhandling) Metoden Vid nybyggnationen av Northland Resources nya omlastningsterminal i Pitkäjärvi kommer tunga anläggningsfordon användas vid omlastningen från lastbil till järnvägsvagnar. För att möjliggöra omlastningen behövs en nivåskillnad mellan lastmaskin och järnvägsvagnarna. Denna nivåskillnad ska enligt bygghandlingen bestå av en nästan 3 meter hög geokonstruktion. Geokonstruktionen är enligt bygghandlingen en armerad brant (80 grader) fyllningsslänt i vilken flera lager av geonät och bergkrossfyllning samverkar för att hantera jordtryck från yttre laster orsakade av lastfordonen samt av fyllningens egen tyngd. Samverkan fungerar som så att geonätet uppnår en stabiliserande förmåga i kombination med ett gruslager som kilar fast sig i nätets maskor och skapar ett mekaniskt stabiliserande lager som hålls samman av geonätet. Detta gör att markens bärighet ökar betydligt. Geonät används generellt för jordarmering, stabilisering och förstärkning av tex obundna lager i vägar eller andra trafikerade områden, slänter och stödmurar. Andra användningsområden är armering av ballasten för järnvägar, lastfördelningsplattformar och vägbankar på svag mark. I Pitkäjärvi använder vi geonätet vid en konstruktion som är totalt 114 meter lång med totalt 5 lager geonät. På de 3 första lagren är det fyllning med 0-90 bergkrossmateriel i 40cm höga pallar. I det 4e lagret ligger först 24 cm bärlager och 10cm isolering ovanpå. Därefter kommer det sista lagret med geonät som är av en annan typ. Detta nät skall tåla mer värme i och med att det blir asfalt direkt på det. I det sista lagret ligger det först bärlager och sedan värmeslingor med skyddsfyllnad i form av sand och ovanpå detta några cm bärlager för att man skall kunna belägga på det. Detta kan man se i Bilaga 1 som är en tvärsektionsritning för den armerade slänten. Det geonät som vi har valt att använda är av typ Secugrid 80/20 R6 4,75x100 184 73x30 Transp. 475. Där 80/20 är dragkraften i Newton och det är denna som hållbarhetsberäkningarna utgår från. På ritningen ser man att det är ett mellanrum framför slänten mot spåret där det sedan är en stödmur. Denna stödmur har utgått. Istället har vi satt en annan form av stödmur som är fäst i marken med jordankare. På jordankaret sitter konstruktionen på bilden fäst på. Detta för att man skall kunna luta allt i 80 graders vinkel, vilket var föreskriven. Vi lät sedan svetsa fast HEA-balkar på plattorna till denna bultgrupp för att sedan kapa in bräder mellan balkarna som står med 3 meters mellanrum. Detta kan man se i sin helhet på bilderna på nästa sida. Konstruktionen uppkom för att det annars inte skulle gå att utföra slänten i 80 graders vinkel på grund av materialets rasvinkel. Konstruktionen med planket är inte till för att ta några laster utan bara till för att man skall kunna utföra den armerade jordslänten i rätt vinkel och sedan kunna ställa planket i 90 grader så att slänten skall bära sig själv. 7
8
Ekonomi Jag har ekonomisk jämfört metoden med geonät mot att man hade gjutit en stödmur som hade tagit laster istället och bara fyllt med krossat material mot stödmuren. Till detta har jag använt mig av vår underentreprenör som vi anlitat för gjutning av alla övriga stödmurar till omlastningsterminalen. Företaget heter YBT och kommer från Finland, de är generellt lite billigare än motsvarande svenskt företag. Ekonomiskt är den armerade jordslänten ett betydligt billigare alternativ gentemot att gjuta en stödmur. Den armerade jordslänten med planket kostar någonstans kring 530 000 kr, i detta inräknat all personal samt maskiner som varit med vid utförandet. Detta ställs mot en stödmur som bedöms kosta strax över 1 000 000 kr med montage. Det valdes att utföra den armerade jordslänten med planket som stöd. Varför detta valdes framför en prefabricerad stödmur var egentligen enbart av ekonomiska skäl. Geonätet kostar alltså mindre än hälften så mycket som det hade kostat med en stödmur. Beställaren som i detta fall är Northland lägger stor vikt vid det ekonomiska eftersom att de var väldigt begränsade resurser innan de får börja sälja sin malm. Utförande Utförandemässigt var det inte det enklaste alternativet som valdes. Det största problemet var att själva geonätet var väldigt styv varpå när man skulle vika upp duken så blev det ett glapp till materialet. Det gick alltså inte att utföra i 90 graders vinklar som det var enligt ritningar. Problemet blir att nätet inte håller fast materialet förrän det är spänt. Det vill säga att när hjullastaren kommer fullastad och för att lasta vagnarna så kommer förmodligen sättningar att uppkomma i och med töjningarna till att nätet är spänt och börjar ta laster. Ett följdproblem är att planket som är uppfört inte är där för att ta några laster utan bara för att få rätt vinkel på slänten, men nu istället får det ta emot all belastning eftersom nätet inte ännu är sträckt och kan börja ta de lasterna. Detta man kan se på planket som buktar ut rejält på vissa ställen. Tanken från projektörens håll är att sedan ställa upp planket i 90 grader vilket vi starkt av avrådde dem från. Något definitivt beslut om detta är ännu inte taget. Vi har själva gjort vissa tester med såväl kranbil som hjullastare för att kolla om det håller. Vid dessa tester har det gått bra men vi vet inte vad som kommer att hända när hjullastaren har gått där och lastat i ett år. Vi förmodar att det kommer att sätta sig samt att det kommer att bli ett visst tryck på planket. Till detta har vi en framtida lösning som jag valt att inte gå in på. 9
Diskussion 1. Varför valde man denna metod? Precis som det skrivs i dokumentet Nordisk vägledning armerad jord och jordspikning så visar det sig vara ett ekonomiskt fördelaktigt sätt att bygga murar på. Det är även den egentliga anledningen till varför vår beställare har valt denna metod. Projektören presenterade detta förslag som de sedan köpte rakt av bara genom att kolla på siffrorna. De presenterade att den teoretiska hållbarheten är tillräcklig men man tänkte inte ett steg länge. Om detta var genomförbart med de förutsättningarna som fanns. 2. Vilka fördelar finns med att använda sig av geonät? De ekonomiska fördelarna är relativt stora. Den teoretiska hållbarheten är relativ god och om hela nätet hade varit av den typ som asfaltsarmeringsnätet var så hade denna konstruktion haft mycket bättre förutsättningar att fungera som det var tänkt. Asfaltsarmeringen var mycket smidigare att använda sig av men då givetvis mycket dyrare också. 3. Vilka nackdelar finns med att använda sig av geonät? När det väl skulle utföras frågade vi oss hur. Då fick vi inget svar från projektören för de hade tydligen inte tänkt på att ett material har rasvinkel. Eftersom det dessutom var bråttom så presenterade vi själva en lösning med ett ställbart plank för att vi inte skulle bli stående. Där kan man ju tycka att vi skall ha betalt för att vi även fick agera projektörer. Stabilitetsmässigt är det teoretiskt inte så stor skillnad mellan att använda sig av den armerade jordslänten jämfört med en stödmur men när det är utfört så blir skillnaden betydligt större. I och med att det inte gick att utföra geonätet på samma sätt som det är teoretiskt räknat på. Det är för mig obegripligt att man inte förstår att det inte går att utföra som det är ritat och då inte heller att räkna på det. Om man skall räkna på det måste man i så fall ta med de fel som det kan bli i utförandet, vilket jag bedömer vara så gott som omöjligt. I bästa fall töjer sig planket och håller tills nätet kan börja ta laster och man får sättningar i asfalten inne i byggnaden. I värsta fall innebär det en kollaps av planket vilket skulle innebära katastrof för beställaren och även för projektören som har räknat på och garanterat att det skulle hålla. 10
4. Hade det gått att göra på något annat sätt? Istället för planket som vi nu har byggt hade man även kunnat bygga en mur av gabioner. Det hade också varit en möjlig lösning på detta problem. Dock så tar det heller inte så mycket laster och hade tagit mer tid att utföra. Det finns inte så många alternativ i och med den stora höjdskillnaden på den korta sträckan. Som jag har jämfört med ovan så hade man kunnat gjuta en stödmur som tagit laster. Detta anser jag hade varit den absolut bästa och säkraste lösningen även om den blivit dyrare att uppföra så är det inte säkert att den hade varit dyrast i längden. 11
Bilaga1 Bilagor 12
Källförteckning Svenska Geotekniska Föreningen - Rapport 2:2004 (Nordisk Vägledning för Armerad Jord och Jordspikning) Geotekniska avdelningen på Tyréns Kontaktperson: Roger Tano www.viacon.se Egna erfarenheten efter utförandet 13